DE1936511A1 - Function generator - Google Patents
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- G06G—ANALOGUE COMPUTERS
- G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
- G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
- G06G7/26—Arbitrary function generators
- G06G7/28—Arbitrary function generators for synthesising functions by piecewise approximation
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Description
--.?.ΐ:>;llGrint Stuttgart , den 14. Juli 1959--.?.ΐ:>;l lGrint Stuttgart, July 14, 1959
1.λ;;;.-ιο3 Jiircraft Coupany P 20C5 S/kg
Gentinela and Tsale Street
Culver City, Calif., 7.St.Λ.1.λ ;;; .- ιο3 Jiircraft Coupany P 20C5 S / kg Gentinela and Tsale Street
Culver City, Calif., 7th St.Λ.
Funkt i ons gener atorFunction generator
I'ie Erfindung besieht sich auf einen Funktionsgenerator .rar Erzeugung einer 17echselstronfunktion in Abhängigkeit ■/on einer analogen Ein^an^aspannung.The invention relates to a function generator .rar generation of an alternating current function as a function of ■ / on an analog input voltage.
Die Vürv/ondung von Analog- und Digitalreeimern hat in den letzten Jahren wegen der hohen Gescav/indigkeit, mit der Rechner Probleme lösen können, gewaltig angenommen,The verification of analog and digital buckets has in in recent years because of the high level of privacy the computer can solve problems, immensely,
üin Analogrechner, der Viechaelstroia-Singangssignale und '..'echaolGtroE.-Ausgangssignale verwendetj gehört aur Klasseüin analog computer, the Viechaelstroia singing signals and '..' echaolGtroE. output signals usedj belongs to class
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der Y/echselGtrom-Analogrechner, xvogegen ein Analogrechner, der mit Gleichstrom-Eingangssisnalen und Gleichstron-AusgangsSignalen arbeitet, don Gleichstrom-Analogrechnern zugerechnet wird. Ein Wechselüöroia-AnalOgrochnor ist einem Gleichstron-AnalGgrechner vorzuziehen, weil die Verwendung von "wechselst rora-Eingexngs- und Ausgangssignalen eine größere Genauigkeit gewahrleistet als die Verwendung von Gleichstrom-Eingangs- und-AuaGancssicnalen, was auf das i'ehlon von Driftstrünen und Spannun^Gfehlern in V/echselGtromreciinern zurück zufuhr en ist.the Y / echselGtrom analog computer, xvogerein an analog computer with direct current input signals and DC output signals work, the DC analog computers is attributed. A Wechselüöroia-AnalOgrochnor is preferable to a DC analog computer because the use of "changes rora input and output signals a larger one Accuracy assured as the use of DC input and output signals what on the i'ehlon of drift streaks and tension errors in V / echselGtromreciinern is to be returned.
'.Vech.GGlGtror.i-Analogrechner kann in einer Anzahl verschiedener Operationaabschnittc uiit er teilt v/erden, die individuell bestiuiate Funktionen ausüben. Ein v/iclitiges Operations element ist der ]?uiiktions£ener&tor. Der Funktionsgenerator spricht auf eine analoge iiingangsspamiuiig an, die eine TJinkelgesch\7indij;keit oder -ntellung, eine Ziel- oder V/inaceGchv.-indiglceit, einen Abstand, eine Geschwindigkeit oder eine andere oignalini'oruation darstellen kann, indem er ein. Ausgangs-. signal erzeugt, das sich angenähert genüß einer ge-'.Vech.GGlGtror.i analog computer can be divided into a number of different operation sections which carry out individually defined functions. A crucial element of operations is the action element. The function generator is responsive to an analog iiingangsspamiuiig that a T Jinkelgesch \ 7indij; may represent a target or V / inaceGchv.-indiglceit, a distance, a velocity or other oignalini'oruation ness or -ntellung by one. Output. generated signal that approximates the pleasure of a
vninGchten matheiaatischen Funktion der analogen Eingciigs spannung ändert« Dieses Ausgange signal des Funktionsgeiiarators kann mit entsprechenden Ausgangssignalen anderer Oper at ions abschnitte des liochnors i:oi..bir.iert v/orden, dasiit ein Ausgangs signal des liocimers entsteht, das die Lösung eines komplizierten nataenatischen Probleus darstellt oder unmittelbar ' einem bteuersysten beliebiger Art zugeführt v/erdenof the poor mathematical function of the analog inputs voltage changes «This output signal of the Functional geiiarators can with appropriate output signals other surgical sections of the liochnor i: oi..bir.iert that it is an output signal of the liocimers arises, which is the solution of a complicated nataenatic problem or immediate ' be fed to any type of control system
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kann, beispielsweise zun Zwecke der Lenkung, der Produkt ions3teuerun£;, Bteuerun-j von Verarbuitun^svorGänycn, Feuerleitung usv/. Hin Beispiel für oino iailitaricche Anwendung des jiuiiktionfs^Gncra-uors irre die Bildung einea Bi^ales, das zur Korrektion, der i*zinu"OiitGlluiiG einer llaiionc "bei einer ilndoruixj der v/indßGGchv/indickeit "benutat wird. ^Cin Beispiel für eine kom.iorziolle Anv/end^inf; des FmiktionaEenerator^ ist die ErzeuG^iG eines Si[5nalBc, daa zur otcuorur.j den öchnittwiiikels "bei einen Produlc'uioiijvor^.un^ in iiL"bhUni3i[5köi1; von einer analoGcu verwandet wird.can, for example, for the purpose of steering, the Produkt ions3teuerun £ ;, Bteuerun-j von Verarbuitun ^ svorGänycn, Fire control etc /. Hin example for oino iailitaricche application of the jiuiiktionfs ^ Gncra-uors irre the formation of a bi ^ ales which is used for correction, which i * zinu "OiitGlluiiG a llaiionc" at an ilndoruixj the v / indßGGchv / indickeit "is used. ^ Cin Example for a com.iorziolle anv / end ^ inf; des FmiktionaEenerator ^ is the creation of a Si [5nalBc, daa zur otcuorur.j den öchnittwiiikels "at a Produlc'uioiijvor ^ .un ^ in iiL "bhUni3i [5köi1; from an analoGcu is used.
Bekannte FiuxktionsGeneratoren sind iii denen eine ^leiüliciorichtate Ein ν coo" ωΐ oder eine Ii)in£u-iiSs-Gleichspanriur.,£ ν in oiv.o Gleiciiatroufunktion Av + 3 umjjev/andelt wird, die ilxr aoita zur Hrzeutjimg einer "..'echselstroufxiiikuion. Av oon W t + B moduliert wird. Diese Weciiselstronfunlction muß dann gefiltert werden, daiiit ein sinusfüriai{5es V/echoelütroia-Aus^an[jüüi(jn;il erhalten v/ird. Die Uodulation der Gleichstroi..-Au3ijanjöiuiu:tion und das Filtern der resultierenden Vocliselatroufunktion kann in die ^/echsolcbrou-Aua^iai ja funktion erheblicheWell-known FiuxktionsGeneratoren are iii which a ^ leiüliciorichtate Ein ν coo "ωΐ or an Ii) in £ u- i iSs-Gleichspanr i ur., £ ν in oiv.o equilibrium function Av + 3 umjjev / andelt, the ilxr aoita for Hrzeutjimg a ".. 'echselstroufxiiikuion. Av oon W t + B is modulated. This Weciiselstronfunlction must then be filtered, so that a sinusfüriai {5es V / echoelütroia-Aus ^ an [jüüi (jn; il) is obtained / echsolcbrou-Aua ^ iai ja function considerable
einführen.introduce.
j Goi;eiMrürti[- ist kein Y/j Goi; eiMrürti [- is not a Y /
bekannt, rat den ein Uechselstrori-Sinsan^saignal ν cos Q oder ein Gleichstrou-EinGö^Gs^iGnal ν unnittel"bar in einor weciiaeistruiafunktion Av cos Wt + B ohne die I.o:- viondiGkcit einer Iiodulation der Gleichütronfunktion uvä des j?il"Csir:is der resultitii" '.'en Wechselstroafunlcticii ui.i>jewaii<. olo werden könnte.known, advise an alternating current sinsan ^ sa signal ν cos Q or a direct current EinGö ^ Gs ^ iGnal ν unmittelel "bar in a weciiaeistruiafunktion Av cos Wt + B without the Io: - viondiGkcit an iodulation of the equi-tron function uvä des j? il" Csir: is the resultitii "'.'en Wechselstroafunlcticii ui.i> jewaii <. Olo could become.
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen L.jngel zu beheben und einen kompakten, v/irtscliaftlichen und genau arbeitenden Y/echaelstrora-FunktioiiG-generator zu schaffen, dessen Ausgangssignal die gewünschte V/echselstronfunlction einer analogen Eingangsapannung durch gerade Kurvenabschnitte annähert.The invention is based on the object of eliminating this problem and creating a compact, professional one and precisely working Y / echaelstrora function generator to create the output signal of which the desired V / echselstronfunlction of an analog input voltage approximated by straight curve sections.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Funktionsgenerator einen Verstärker zur Erzeugung einer Spannung, die sich als !funktion der analogen Eingangsspannung ändert, eine Anzahl von Schalteinrichtungen zur- selektiven Erzeugung einer Anzahl von Schaltspannungen als Funktion der Eingangsspannung, zv/ei Sätze von Y/iderstandszweigen, die selektiv zwischen den Verstärker und die Anzahl von Schaltern eingeschaltet sind, eine erste Schaltungsanordnung, die die analoge Eingangsspannung empfängt und parallel mit jedem einzelnen der genannten Schalter sowie mit dem ersten Satz der Widerstandszweige verbunden ist, und eine zweite Schaltungsanordnung, die eine Bezugsspannung empfängt und mit dem zweiten Satz von Y/iderstandszweigen sowie mit der Anzahl von Sehalteinrichtungen verbunden ist, von denen jede Schalteinrichtung selektiv auf den Empfang der Bezugs spannung und die analoge Eingangsspannung anspricht, um eine der Schaltspannungen su erzeugen, umfaßt und daß die beiden Sätze von \7iderstandszweigen selektiv auf die Anzahl der Sehaltspannungen, die analoge Eingangsspannung und die Bezugsspannung ansprechen und den Verstärkungsfaktor des VerstärkersThis object is achieved according to the invention in that the function generator has an amplifier for generating it of a voltage that changes as a function of the analog input voltage, a number of Switching devices for the selective generation of a number of switching voltages as a function of the input voltage, zv / ei sets of Y / resistance branches that are selectively switched between the amplifier and the number of switches, a first circuit arrangement, which receives the analog input voltage and in parallel with each of the named switches as well as with the first set of resistance branches is connected, and a second circuit arrangement which receives a reference voltage and to the second Set of Y / resistor branches as well as connected to the number of holding devices, each of which Switching means selectively responsive to receipt of the reference voltage and the analog input voltage responds, in order to generate one of the switching voltages su, and that the two sets of resistance branches selectively on the number of holding voltages, the analog input voltage and the reference voltage respond and the gain of the amplifier
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derart verändern, daß der Verstärker ein Ausgangssignal erzeugt, das eine Wechselstramfunktion der Amplitude der analogen Eingangs spannung ist.change in such a way that the amplifier generates an output signal which is an alternating current function of the Is the amplitude of the analog input voltage.
Y/eitore Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung au entnehmen, in der die Erfindung - anhand des in der Zeichnung dargestellten Jmsführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert wird« Die der Beschreibung und der Zeichnung au entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausfuhrungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden„ Es zeigen " . .Y / eitore details and embodiments of the invention can be found in the following description, in which the invention - based on what is shown in the drawing Jmsführungbeispieles is described and explained in more detail «The description and the Features taken from drawing au can be used individually or in other embodiments of the invention several can be used in any combination " Show it " . .
Pigο 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Annäherung einer mathematischen Funktion durch geradlinige Kurvenabschnitte,Pigο 1 a diagram to illustrate the approximation a mathematical function through straight curve sections,
Figo 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Technik der "optimalen geradlinigen Annäherung", angewendet auf einen Abschnitt des Diagrammes nach Pigo 1, undFIG. 2 is a diagram to illustrate the technique of the "optimal rectilinear approximation" applied on a section of the diagram according to Pigo 1, and
Pigo 3 ein schematisches Schaltbild eines Funktionsgenerators nach der Erfindung. Pigo 3 is a schematic circuit diagram of a function generator according to the invention.
Ivlit dem Punktions generator nach Pig. 5 können viele Arten von Signal-Segmentfunktionen erzeugt werden, die mit einem minimalen Fehler eine stetige mathematische Funktion annähern. Die einzige Beschränkung bezüglich der Punktionen, die der Punktionsgenerator erzeugenIvlit the puncture generator according to Pig. Many can do 5 Types of signal segment functions are generated that have a continuous mathematical with a minimal error Approximate function. The only limitation on the punctures that the puncture generator can produce
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kanii, besteht darin, daß der Anstieg der Punktion ,-— niemals sein Zeichen wechselt, damit eine luehrdeutig— keit zwischen der Variablen und ihrer Funktion vermieden v/irde Das Diagramm nach Fig. 1 veranschaulicht die Annäherung der gewünschten !funktion y = xn durch Signalsegmente, in der m eine reelle Zahl und χ die Variable ist, für welche die Funktion xm abgeleitet v/erden soll. Der Anstieg*und die Länge jedes der in Fig. 1 dargestellten Kurvensegmente 11, 13» 15 und 17 ist durch die !Technik der mathematischen Approximation bestimmt, die als "optimale geradlinige Annäherung" und auch als "Methode der kleinsten Quadrate" bekannt ist. Die Knickpunkte A, B und C stellen die \7erte längs der horizontalen oder x-Achse des Diagrammes an den Schnittpunkten zwischen den Kurvenabschnitten 11 und 13 bzvr. 13 und 15 bzw, 15 und 17 dar« An diesen Knickstellen schaltet die approximierte Ausgangsfunktion £(x) oder der y-V/ert der gewünschten Funktion y =.x von einem Kurvensegiaent zum anderen um. Der Schnittpunkt der Verlängerungen der Kurvensegmente 11, 13» 15 un<i 17 mit der y- oder Vertikalachse ist jeweils durch die y-Schiiittwerte b^, b2, "b^ und b^ gegeben.kanii, consists in the fact that the increase in the puncture never changes its sign in order to avoid ambiguity between the variable and its function. The diagram according to FIG. 1 illustrates the approximation of the desired function y = x n by signal segments in which m is a real number and χ is the variable for which the function x m is to be derived. The slope * and length of each of the curve segments 11, 13, 15 and 17 shown in FIG. 1 is determined by the technique of mathematical approximation known as the "optimal rectilinear approximation" and also the "least squares method". The breakpoints A, B and C represent the \ 7th along the horizontal or x-axis of the diagram at the intersections between the curve sections 11 and 13 or before. 13 and 15 or 15 and 17 represent «At these kinks the approximated output function £ (x) or the yV / ert of the desired function y = .x switches from one curve segment to the other. The point of intersection of the extensions of the curve segments 11, 13 »15 and <i 17 with the y or vertical axis is given by the y-intersection values b ^, b 2 ," b ^ and b ^ ".
Die ITormalgleichung für eins Gerade ist y = ax + b. Damit diese Gleichung jedes der Kurvensegmente nach Fig. 1 beschreibt, kann sie wie folgt geschrieben werden:The normal equation for a straight line is y = ax + b. In order for this equation to describe each of the curve segments of FIG. 1, it can be written as follows will:
y = fi^-x + h±. y = fi ^ -x + h ± .
In dieser Gleichung ist i eine ganze Zahl'zwischen * 1 und n, wenn η die Gesamtzahl der gewünschten Kurvenabschnitte bezeichnet»In this equation i is an integer 'between * 1 and n, if η is the total number of desired curve sections designated"
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Da y β f(x), hat für die Kurvensegmente 11, 15, 15 mid 17 die Funktion f(x) die V/erte a.x + Tdx,, a2x + Td2, a-,χ + "b? und a^x + b^. Obwohl nur vier Kurvensegiiente ■ dargestellt sind, verstellt es sich, daß eine größere Genauigkeit der Kurvenannäherung durch die VerVrendur^: einer Größeren Anzahl von Kurvensegnenten, die sich der stetigen Kurve der gewünschten mathematischen Funktion besser anschmiegen, erreicht werden kann· Der IPaktor a. des Gliedes a.x stellt den Anstieg der geraden Gleichung dar und ist gegeben durch a,,, a , a, und a^· Das Glied b. stellt den Schnittpunkt der Verlängerung jedes Kurvonsegmentes mit der y-Achse dar und ist gegeben durch die y-Schnittwerte b^.., b2l b, und.b^. Der Wert der V/echselstroiafunlction von y ist gleich den 1/ert auf der y-Ächse für *3eden gegebenen ΐ/ert auf der x-ikchse·Since y β f (x), for the curve segments 11, 15, 15 and 17, the function f (x) has the values ax + Td x ,, a 2 x + Td 2 , a-, χ + "b ? and a ^ x + b ^. Although only four curve segments are shown, it turns out that a greater accuracy of the curve approximation is achieved by using a larger number of curve segments that conform better to the continuous curve of the desired mathematical function The I-factor a. of the term ax represents the rise of the straight equation and is given by a ,,, a, a, and a ^ The term b. represents the intersection of the extension of each curve segment with the y-axis and is given by the y-intersection values b ^ .., b 2l b, and.b ^. The value of the V / echselstroiafunlction of y is equal to the 1 / ert on the y-axis for * 3 the given ΐ / ert on the x-ikchse
Fig. 2 veranschaulicht einen vergrößerten Abschnitt des Biagramnes nach Fig. 1 zur besseren Beschreibung der oben erwähnten ieclinik der "oi^tinalen geradlinigen Annäherung11· Viie ersichtlich, sclinoidet das ilurvensegment 15 die stetige Kurve nach der Gleichung y = zi^ in den vertikalen Projektionen der Punkte D und 12. lie vertikalen Projektionen der Knickpunkte A und B cchiieiden das Kurvensegment 1'J und die stetige Fiinlction y β χΡ, Kach der !Technik der "optimalen geradlinigen Annäherung" ist das Kurvensegiaent 15 so gezogen, daß en die stetige Kurve y *= x111 derart schneidet, dalt die von dem Kurvenscgiaent 15 und der stetigen Kurvö y = ::"' im Bereich zwischen der vertikalen Projektionen derFIG. 2 illustrates an enlarged section of the diagram according to FIG. 1 for a better description of the above-mentioned clinic of the "oi ^ tinal rectilinear approximation 11 · Viie can be seen, the ilurvensegment 15 sclinoidet the continuous curve according to the equation y = zi ^ in the vertical projections of the points D and 12. Lie vertical projections of the inflection points A and B cliieide the curve segment 1'J and the continuous fiinlction y β, according to the technique of "optimal rectilinear approximation" the curve segment 15 is drawn so that the continuous curve is drawn y * = x 111 intersects in such a way that the curve of the curve scgiaent 15 and the continuous curve y = :: "'in the area between the vertical projections of the
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Punkte D und E eingeschlossene Fläche gleich dc-r *" Suuue der Flächen ist, die von dem Ivurvonsegrriüiit \'j und der stetigen Kurve y = xn zwischen den vertikalon Projektionen der Punkte A und D sowie zwischen den vertikalen Projektionen der Punkte Ξ und B eingeschlossen v/ird. Diese Beziehung ist durch die Gleic/iunjThe area enclosed at points D and E is equal to the areas defined by the Ivurvonsegrriüiit \ 'j and the continuous curve y = x n between the vertical projections of points A and D and between the vertical projections of points and B included v / ird. This relation is given by the equation
E E D DE E D D
J (a2x + b2) dx - J xm dx = J 2cn dx - J (ap;c + Td2)CL:: + D D A A' J (a 2 x + b 2 ) dx - J x m dx = J 2c n dx - J (ap; c + Td 2 ) CL :: + DDA A '
B BB B
j χΓ" dx - Γ (apX + bp)di:j χΓ "dx - Γ (apX + bp) di:
E ' EE 'E
gegebene Die gleiche i'echnik wurde dazu benutzt, die anderen Kurvenoegaente 1Ί, 15 unc! 17 abauleiten, und es hat infolgedessen die Annäherung der Funktion £(>:) in den gewünschten Grenzen einen minimalen Fehler. Sobald der Anstieg und die y-Schnittwerte für jedes der Kurvensegmente 11, 131 15 und 17 nach dieser ieelmik bestimmt sind, können die Schaltungsanordnungen so gestaltet werden, daß sie die gewünschte Ausgangsfunktion erzeugen»The same technique was used to make the given other curve regions 1Ί, 15 unc! 17 abauleiten, and as a result, the approximation of the function £ (> :) has a minimal error within the desired limits. As soon the slope and the y-intersection values for each of the Curve segments 11, 131, 15 and 17 according to this ieelmik are determined, the circuit arrangements can be designed that they have the desired output function produce"
Fig. 3 veranschaulicht einen Funktionsgenerator, der zur Erzeugung jeder beliebigen Funktion mittels einer Anzahl von Kurvensegmenten ermöglicht, sofern die Funktion nicht das Vorzeichen ihres Anstieges wechselt. Dies bedeutet, daß die Ausgangsfunktion einer variablen analogen Eingangs spannung nur einen einzigen V/ert für einen bestimmten Wert der EingangsSpannung aufweist.Fig. 3 illustrates a function generator which is used for Creation of any function by means of a number of curve segments allows, provided the function does not change the sign of its increase. This means that the output function is a variable analog input voltage only a single V / ert for has a certain value of the input voltage.
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Der Funktionsgenerator nach.Fig. 3 umfaßt einen Knickpunktwähler 19 und ein geschaltetes Widerstandsnetzwerk 21, das eine Anzahl von Widerstandszweigen enthält, die in Abhängigkeit vonAusgangssignalen, die von dem Knickpunktwähler 19 geliefert v/erden, selektiv summiert werden. Die selektiv summierten. Widerstände v/erden mit dem Eingang eines Operationsverstärkers 2p verbunden, um dessen Verstärkungsfaktor annähernd gemäß der gewünschten Funktion, wie beispielsweise der in Figo 1 dargestellten Funktion xm, zu verändern.The function generator according to Fig. 3 comprises a break point selector 19 and a switched resistor network 21 which contains a number of resistor branches which are selectively summed in dependence on output signals supplied by the break point selector 19. The selectively summed up. Resistors v / earth are connected to the input of an operational amplifier 2p in order to change its gain factor approximately according to the desired function, such as the function x m shown in FIG.
Die analoge Eingangs spannung für den Funktionsgenerator wird von einer konstanten 3ezugs~- spannungsquelle abgeleitete Wenn beispielsweise das Ausgangssignal eine Funktion der Entfernung eines Zieles sein soll, dann wird bei der Llaxiinal entfernung, ein maximaler Anteil der konstanten Bezugsspannung als analoge Eingangsspannung zugeführto Bei der Minimalentfernung wird ein minimaler Anteil der konstanten Bezugsspannung als analoge Eingangsspannung verwendet. Uittlere Entfernungen würden dann mittlere Anteile der konstanten Bezugsspannung erzeugen» Eine Weise zur Ableitung von Entfernungsinformationen besteht darin, einen Zähler zur gleichen Zeit v/ie einen Radarsender durch einen Impuls anzustoßen, so daß,der Zähler in bestimmten Zeitintervallen aufeinanderfolgende Digitalimpulse zählt, bis der Empfang eines Zielechos das Zählen beendet. Die Digitalinformation könnte dann mit Hilfe eines Digital-Analog-Umsetzers in eine Analogspannung umgewandelt werden. Die konstante Bezugs- The analog input voltage for the function generator is a constant 3ezugs ~ - voltage source derived example, if the output signal is to be a function of the distance to a target, then distance in Llaxiinal, a maximum portion of the constant reference voltage o supplied as an analog input voltage with the minimum distance a minimal proportion of the constant reference voltage is used as the analog input voltage. Mean distances would then generate mean portions of the constant reference voltage. One way of deriving distance information is to trigger a counter at the same time as a radar transmitter with a pulse, so that the counter counts successive digital pulses at certain time intervals until reception of a target echo stops counting. The digital information could then be converted into an analog voltage with the aid of a digital-to-analog converter. The constant reference
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spannung könnte dann die Maximalentfernung darstellen ■und es könnte die analoge Eingangsspannung abgeleitet werden, indem ein bestimmter Anteil der konstanten Bezugs spannung verwendet wird. Wenn die konstante Bezugs spannung eine Y/echselapannunc ist, dann muß die analoge Eingangsspannung eine mit der Besugsspanniing phasenkohärente Wechselspannung sein· Es müssen jedoch entweder beides Wechselspannungen oder beides Gleichspannungen sein, denn es* sind beide Spannungen voneinander abgeleitet.voltage could then represent the maximum distance ■ and it could derive the analog input voltage by using a certain proportion of the constant reference voltage. When the constant reference voltage is a Y / echselapannunc, then the analog input voltage one with the Besugsspanniing be phase-coherent alternating voltage · It must, however either both AC voltages or both DC voltages, because there are * both voltages from each other derived.
Der Funktionsgenerator nach Fig. 3 kann enty/eder mit einer Gleichspannung oder einer Viechselspannung als analoger Eingangsspannung verwendet werden* Bei einer analogen Wechsel-Eingangsspannung befindet sich ein Vierfach-Umschalter 2$ in der Wechselstromsteller^, so daß sowohl die an der Eingangskienme 27 sugeführte analoge Eingangs-Wechselspannung als auch die an der Kleiame 29 zugeführte Bezugswechsel spannung nit Hilfe von Präzisionsgleichrichtern 31 und- 33 in Ausgangs-Gleichspannungen umgesetzt werden können, die dem Effektivwert der entsprechenden Wechselspannungen proportional sind. Der Präzisionsgleichrichter 31 w erzeugt eine positive Ausgangs-Gleichspanmeig, der Präzisionsgleichrichter 33 eine negative Gleichspannung erzeugt. Wegen der Wirkungsweise des geschalteten Widerstandsnetzwerkes 21 können, in dieseii netzwerk Wechsel spannungen verwendet v/erden, ohne daß sie in Gleichspannungen umgesetzt werden müssten. Daher wird dem geschalteten Widerstandsnetzwerk 21 die analogeThe function generator according to Fig. 3 can be used either with a DC voltage or a Viechsel voltage as an analog input voltage Analog input AC voltage as well as the reference AC voltage supplied to Kleiame 29 can be converted into output DC voltages with the help of precision rectifiers 31 and 33, which are proportional to the effective value of the corresponding AC voltages. The precision rectifier 31 w generates a positive output DC voltage, the precision rectifier 33 generates a negative DC voltage. Because of the mode of operation of the switched resistor network 21, alternating voltages can be used in this network without having to be converted into direct voltages. Therefore, the switched resistor network 21 becomes the analog
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Eingangs-Wechselspannung von der Klemme 27 über den Schalter 25 unmittelbar zugeführt. Die Bezugswechselspannung an der Klemme 29 wird über den Schalter 25 einem.Inverter 54 zugeführt und darin invertiert, bovor sie dem geschalteten Widerstandsnetzwerk 21 zugeführt wird» denn es verlangt der richtige Betrieb des Funktionsgenerators, daß zwischen der analogen iüiiic^^rJ--Y/echs el spannung und der Bezugswechsel spannung· eine Phasenverschiebung von 180° besteht, bevor diese Spannungen dem geschalteten Widerstandsnetzwerk 21 zugeführt werden. Diese Forderung des Systems beruht auf der Tatsache, daß die Gleichungen für jedes Paar einander benachbarter Kurvensegmente, V7ie sie in Fig. 1 dargestellt sindt im Schnittpunkt A, B nüer G gleich sein müssen.«,AC input voltage is supplied directly from terminal 27 via switch 25. The reference AC voltage at terminal 29 is fed via switch 25 to an inverter 54 and inverted therein before it is fed to the switched resistor network 21, because correct operation of the function generator requires that between the analog iüiiic ^^ rJ - Y / echs el voltage and the reference alternating voltage · there is a phase shift of 180 ° before these voltages are fed to the switched resistor network 21. This requirement of the system is based on the fact that the equations for each pair of adjacent curve segments V7ie illustrated in Fig. 1 t at the intersection of A, B nüer G must be equal. "
Bei einer positiven analogen Eingangs-G-leiclispannuiig und einer konstanten positiven Beaugsgleichspaniiung befindet sich der Schalter 25 in der Gleichstrom-Stellung, wie sie in Fig. 3 veranschaulicht ist. Bei der oben erwähnten V»echselstromstellung ist der Vieriacii-Uittschaltea? 25 aus der in Fig. 3 veranschaulichten Stellung umgeschaltet· Box der Gleichstromsteilung des Schalters 25 wird die-positive analoge üiiiüangs-Gleichspannung unmittelbar von der Eingangskleir^e 55 über den Schalter 25 dom läiickpunlctwähler 19 und den (jeschaJltöten V/idörstanäsnetav*erk 21 zugeführt. Die konstante, positive Bezugsgleichspannung wird über einen Inverter 59 dem Knickpunktvvähler 19 und über don Inverter 5^ dem geschalteten Widerstandanetswerk 21 zugeführt, denn es wird für den richtigen BotriebIn the case of a positive analog input DC voltage and a constant positive voltage DC voltage, the switch 25 is in the DC position, as illustrated in FIG. 3. In the above-mentioned constellation, the Vieriacii-Uittschaltea? 25 switched from the position illustrated in FIG The constant, positive DC reference voltage is fed to the breakpoint counter 19 via an inverter 59 and to the switched resistor unit 21 via the inverter 59, because it is used for the correct drive
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des ICnickpunktwahlers 19 und- des geschalteten T/iderstandsnetzwcrkes 21 aus den oben angegebenen Gründen eine negative Bezugsgleichspannung benötigt·the IC node selector 19 and the switched T / resistance network 21 requires a negative DC reference voltage for the reasons given above
Die Sclialtungsanordnung nach i'ig. 3 wird iu folgenden für die Verwendung einer analogen Eingangs-G-leichcpannimg und einer Bezugsgleichspannung beschrieben. Aus den vorhergehenden und den folgenden Erläuterungen wird deutlich, wie dar Funktionsgenerator bei Vorliegen einer analogen Eingangs-Vechselspannung und ^ einer konstanten Be augswe cha el spannung arbeiten ^ würde. - ·The closure arrangement according to i'ig. 3 will iu following for the use of an analog input equalization voltage and a DC reference voltage. From the previous and the following explanations it becomes clear how the function generator is present an analog input alternating voltage and ^ a constant reference voltage ^ would. - ·
Der Iöiickpunktwähler 19 enthält eine Anzahl von Operationsverstärkern 41, 43 und 45. Jeder Operationsverstärker hat einen invertierenden Eingang 2, einen nic.itinvertierenden Eingang 3 und einen Ausgang 6. Ein T./idorstand 47 verbindet den nichtinvertierenden Eingang nit !.lasse, um den Vorspannungsstromfehler auf einem I.Iinii:;un zu halten, der Operationsverstärkern eigen ist. Vergleichs schaltungen, die jeweils aus V/iderständen 4-9 und 51, 53 1^cL 55 bzw. 57 und 59 bestehen, sind über den ochalter 25 parallel zwischen die Eingangskienne 35 und den .ausgang des Inverters 39 Ges°haltet und dienen zum Smpfang und zum Vergleich der analogen Eingangs-Gleichspannung und der invertierten konstanten Bezugsgieichspannung. Die Verbindungsstellen der Widerstände einer jeden Vergleichsschaltung sind jeweils mit einen der invertierenden Eingänge der Operationsverstärker 4-1, 43 und 45 verbunden. Jeder der Operationsverstärker 41, 43 und 45 erzeugt ein negatives Ausgangs signal, wennThe Iöiickpunktwähler 19 includes a number of operational amplifiers 41, 43 and 45. Each operational amplifier has an inverting input 2, a nic.itinvertierenden input 3 and an output 6. A T ./idorstand 47 connects the noninverting input nit! .Lasse to the Bias current error on an I.Iinii:; un to hold that op amps is inherent. Comparison circuits, each consisting of V / iderständen 4-9 and 51, 53 1 ^ cL 55 or 57 and 59 consist, are G 39 and it constitutes about serve ochalter 25 between the parallel Eingangskienne 35 and the inverter ° .ausgang for receiving and comparing the analog input DC voltage and the inverted constant reference voltage. The connection points of the resistors of each comparison circuit are each connected to one of the inverting inputs of the operational amplifiers 4-1, 43 and 45. Each of the operational amplifiers 41, 43 and 45 generates a negative output signal when
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seinem invertierenden Eingang eine positive Spannung zugeführt wird. Bei einem sich entfernenden Ziel niui/.t die Entfernung und infolgedessen die Amplitude der analogen Eingangs spannung zu„ Die Größe der Widerstände ^9j 51» 53» 55» 37 und 59 ist so gewählt, daß bei einer fortlaufenden Zunahme der Entfernung zunächst der Operationsverstärker 41, dann, bei einer weiteren Zunahi-ve der Entfernung, als nächster der Operationsverstärker 4j> und endlich, wenn die Entfernung noch weiter anwächst, der Operationsverstärker 4-5 eingeschaltet wird»a positive voltage is applied to its inverting input. If the target is moving away, the distance and, consequently, the amplitude of the analog input voltage to "The size of the resistors ^ 9j 51" 53 "55" 37 and 59 is chosen so that with a continuous increase in distance the operational amplifier first 41, then, with a further increase in distance, next the operational amplifier 4j> and finally, when the distance increases still further, the operational amplifier 4-5 is switched on »
Diese aufeinanderfolgende Inbetriebnahme kann durch eine solche Wahl der Werte der Widerstände ersielt werden-, daß sie die folgende Beziehung erfüllendThis successive start-up can be achieved by choosing the values of the resistors, that they fulfill the following relationship
Widerstand 49; / Widerstand 53 / Widerstand- 57 Widerstand 51 ^ Widerstand 55 ^ Widerstandes Resistor 49; / Resistor 53 / Resistor 57 Resistor 51 ^ Resistor 55 ^ Resistor
Eine andere Llöglichkeit, durch die dieser Polgebetrieb erreicht werden konnte, besteht darin, die Y/iderstänae 515 55 und 59 sowie die Widerstände 4-7 jedes Operationsverstärkers zu entfernen und den nichtinvertierenden Eingängen (3) der Operationsverstärker 41, 43 und 45 unmittelbar negative (invertierte) Beaugsspannungen -V., -Vp u1^ ~V-z verschiedener Amplitude zuzuführen» Die Amplituden der verschiedenen Bezugsspannungen sind so gewählt, daß -V^ ./ -Vp <^ -V^o Wenn bei diesen Verhältnissen die analoge Eingangsspannung den Absolutwert der Amplitude von -VV. überschreitet, wird der Operationsverstärker 41 eingeschaltet. In gleicher Weise wird als nächster der Operationsverstärker 43 eingeschaltet, wenn die Amplitude der analogen Eingangs-Another possibility by which this pole operation could be achieved is to remove the Y / iderstänae 515 55 and 59 as well as the resistors 4-7 of each operational amplifier and add negative ( inverted) reference voltages -V., -Vp u 1 ^ ~ Vz of different amplitudes »The amplitudes of the different reference voltages are chosen so that -V ^ ./ -Vp <^ -V ^ o If under these conditions the analog input voltage has the absolute value the amplitude of -VV. exceeds, the operational amplifier 41 is switched on. In the same way, the operational amplifier 43 is switched on next when the amplitude of the analog input
O / βO / β
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spannung weiter anwächst und die absolute Amplitude von -Vp überschreitet« Wenn die Amplitude dea analogen Eingangssignales endlich die absolute Amplitude von -V, leicht überschreitet, wird als letzter der Operationsverstärker 45 eingeschaltet.voltage continues to grow and the absolute amplitude of -Vp exceeds «If the amplitude dea analog Input signal finitely the absolute amplitude of -V, slightly exceeded, is the last to be the operational amplifier 45 switched on.
Die Einschaltpunkte für den aufeinanderfolgenden Betrieb der Operationsverstärker 41, 43 und 45 werdou erreicht, wenn die analoge Eingangsspannung nacheinander die Schnittpunkt spannungen V. , Y-g und v~ überschreitet, die durch die Punkte A1 B und 0 in Fig.: 1 veranschaulicht werden. Es soll weiterhin die x-Ach.se des Diagramms nach 3?ig. 1 die analoge Eingangs Spannung und die y-Achse dieses ßiagramraes die gewünschte matheLiatische Funktion der analogen Eingangs spannung darstellen« Wenn das Spannungsniveau V. von der analogen Singan-gsspannung überschritten wird, die beispielsweise eine Entfernung darstellen kann, wird die Ausgangespannut des Operationsverstärkers 41 niedrig oder negativ. 2ei dem Operationsverstärker kann es sich um einen liochleistungs-Operationsverstärker von ϊτρ 3? air child /λΛ.709 handeln, der von der Fairchild Semiconductor Corporation hergestellt v/ird und in deren Handbuch "Fairchild Semiconductor Linear Integrated Circuits, Application Handbook, 1967" beschrieben und dargestellt ist. Das Ausgangssignal de3 Operationsverstärkers 41 wird über einen Widerstand 61 der Basis eines pnp-Sransistors zugeführt, um den Q?ransistor 63 einzuschalten und au bewirken, daß durch den Spannungsabfall am Kollektorwiderstand 65 die Kollektorspannung von einem negativen Wert zu einem positiven Wert wechselt. Die positiveThe switch-on points for the successive operation of the operational amplifiers 41, 43 and 45 are reached when the analog input voltage successively exceeds the intersection voltages V., Yg and V ~, which are illustrated by the points A 1 B and 0 in FIG. The x-axis of the diagram should continue to be 3? Ig. 1 the analog input voltage and the y-axis of this diagram represent the desired mathematical function of the analog input voltage. If the voltage level V. is exceeded by the analog signal voltage, which can represent a distance, for example, the output voltage of the operational amplifier 41 becomes low or negative. The operational amplifier can be a high-performance operational amplifier of ϊτρ 3? air child / λΛ.709 manufactured by Fairchild Semiconductor Corporation and described and illustrated in their manual "Fairchild Semiconductor Linear Integrated Circuits, Application Handbook, 1967". The output signal of the operational amplifier 41 is fed via a resistor 61 to the base of a pnp transistor in order to switch on the transistor 63 and cause the collector voltage to change from a negative value to a positive value due to the voltage drop across the collector resistor 65. The positive one
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BAD ORiGfNALBAD ORiGfNAL
Signalspannung, die am Kollektor de3 Transistors 63 abgenommen wird, wird im folgenden, "als das erste Schalt- oder Knickpunkt-wahlsignal ^"swyj "bezeichnet.The signal voltage which is picked up at the collector of the transistor 63 is hereinafter referred to as "the first switching or breakpoint selection signal ^" sw yj ".
Wenn infolge einer v/eiteren Zunahme der Zie!entfernung die analoge Eingangsspannung das Spaunungsniveau V^ überschreitet, wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 4-3 niedrig oder negativ» Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 4-5 wird über einen V/iderstand 67 der, Basis eines pnp-Transistors 69 zugeführt, um den Transistor 69 einzuschalten und zu bewirken, daß die Spannung an Kollektorwiderstand 71 sich von einem negativen in einen positiven Wert änder Die positive Signalspannung, die am Kollektor des Transistors 69 abgegriffen wird, v/ird im folgenden als das zweite Sshalt» oder KhxGkptuiku-Wählslsiial "Vp ^ezeichnet· If as a result of a further increase in the target distance the analog input voltage is the voltage level V ^ exceeds, the output signal of the operational amplifier 4-3 low or negative »The output signal of the operational amplifier 4-5 is via a V / resistance 67 fed to the base of a pnp transistor 69, to turn on transistor 69 and cause the voltage across collector resistor 71 change from a negative to a positive value. The positive signal voltage, which is tapped off at the collector of the transistor 69, is hereinafter referred to as that second stop »or KhxGkptuiku-Wählslsiial" Vp ^ e marked ·
Sollte die Sielentfernung weiter anwachsen, wächst auch die Spannung an·. Wenn die analoge Eingangs spannung das üpannungsniveau V„ überschreitet, das durch den Punkt G in Fig. Λ veranschaulicht ist, v/ird das Ausgangs signal des Operationsverstärkers 45 niedrig oder negativ. Das Ausgangs signal des Operationsverstärkers 4-5 wird über einen Widerstand 73 eier Basis eines pnp-Transistors 75 zugeführt, um diesen Transistor einzuschalten. Bei leitendem Transistor 75 ändert eicli die *ix>annun^ an Kollektorwiderstand 77 von einem negativen du einem positiven Wert. Die am Kollektor des Transistors 75 abgegriffene positive Signalspamiun^ wird iu folgenden als das dritte Schalt- oder ICnickpunkt-Y/äiilsignal V_„2·If the sluice distance increases further, the voltage increases too ·. When the analog input voltage the üpannungsniveau V "exceeds, which is illustrated by the point G in Fig. Λ, v / ith the output signal of the operational amplifier 45 is low or negative. The output signal of the operational amplifier 4-5 is fed through a resistor 73 eier base of a pnp transistor 75 to turn on this transistor. With transistor 75 conducting, the * ix> annun ^ at collector resistance 77 changes from a negative to a positive value. The positive signal voltage picked up at the collector of transistor 75 is then used as the third switching or breakpoint signal V_ "2 ·
uv.;?uv.;?
bezeichnet·designated·
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BAO ORIGINALBAO ORIGINAL
Diese Schalt- oder Knickpunkt-Üählsignale V_ -, V_T<fO und V-, werden dem Widerstandsnetzwerk 21 zugeführt, um den Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 25 selektiv zu verändern.These switching or breakpoint control signals V_ -, V_ T <f0 and V- are fed to the resistor network 21 in order to change the gain of the operational amplifier 25 selectively.
Das Widerstandsnetzwerk 21 enthält einen ersten Satz paralleler "Widernstandszweige 79» denen die analoge Eingangsspannung zugeführt wird und die auf die Schaltsignale V- Vp und V , zum Einstellen der Anstiegsverstärkung ansprechen, d.h. des Anstiegsfaktors a. des Gliedes a.x der Approximation der Funktion f(x)» die" ar; Ausgang des Operationsverstärkers 23 erzeugt wird. Der Faktor χ des Gliedes a.x ist die analoge Eingangsspannung, die über den Schalter 25 einem Widerstand 81 und den Kathoden von Feldeffekt-Transistoren 83» 85 und 87 zugeführt wird. Diese analoge Eingangsspannung oder der Faktor χ hat in Verbindung.mit dem Widerstand, der den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 23 durch den ersten Satz paralleler Widerstandazweige 79 angeboten wird, durch die vorher beschriebene Arbeitsweise der Schaltungsanordnung die Erzeugung des Gliedes a.x der Funktion f(x), die am Ausgang des Operationsverstärkers 23 gebildet wird, zum Ergebnis. Das Widerstandsnetzwerk 21 enthält noch einen zweiten Satz paralleler V/iderstandszweige 89, die gemeinsam über den Inverter 34 und den Schalter 25 mit der Klemrie 37 ver-The resistor network 21 contains a first set of parallel "resistor branches 79" to which the analog input voltage is fed and which respond to the switching signals V- Vp and V to set the gain gain, ie the rise factor a. Of the element ax of the approximation of the function f (x ) »The"ar; Output of the operational amplifier 23 is generated. The factor χ of the element ax is the analog input voltage which is fed via the switch 25 to a resistor 81 and the cathodes of field effect transistors 83 »85 and 87. This analog input voltage or the factor χ, in connection with the resistance that is offered to the inverting input of the operational amplifier 23 by the first set of parallel resistor branches 79, generates the element ax of the function f (x) through the previously described mode of operation of the circuit arrangement. , which is formed at the output of the operational amplifier 23, to the result. The resistor network 21 also contains a second set of parallel V / resistor branches 89, which are connected to the terminal 37 together via the inverter 34 and the switch 25.
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bunden sind, um die Bezugsspannung zu empfangen, und die auf die Bezugs spannung und die Schaltsignale Vgw,j,are bound to receive the reference voltage, and the reference voltage and the switching signals V gw , j,
verstärkung so vorzuspannen, daß die y-Achse in den preload the gain so that the y-axis is in the
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yvSchnittpunkten (Spannungsamplituden) b,,, b~, b7 und b^_ [sgschnitt;en wird, wie es Fig. 1 zeigt. Die y-Schnittspannung b. liegt vor, "bevor das erste Schalt signal V ^. erzeugt wird, denn sie ist ein Teil der Gleichung a.x + tides KurvensegmeirböG 11. Die Erzeugung des Gliedes b. der Funktion f(x)» das die Schnittspannungen "b., b~, by und b^i repräsentiert, am Ausgang des Operationsverstärkers 23 wird durch die Wirkung des Widerstandes erzielt, der dem invertierenden Eingang (2) des Operationsverstärkers 23 von dem zweiten Satz paralleler Widerstandszweige in Zusammenwirken mit der Bezugsspannung angeboten wird.yv intersections (stress amplitudes) b 1, b 1, b 7 and b 7, as shown in FIG. 1. The y-cutting stress b. occurs "before the first switching signal V ^. is generated, because it is part of the equation ax + tides KurvensegmeirböG 11. The generation of the term b. the function f (x)" that the intersection stresses "b., b ~ , b y and b ^ i, at the output of the operational amplifier 23 is achieved by the action of the resistance offered to the inverting input (2) of the operational amplifier 23 by the second set of parallel resistor branches in cooperation with the reference voltage.
V/enn die Amplitude der einer Entfernung analogen Eingangsspannung kleiner ist als diejenige der ersten Schaltspannung V •»> sind nur der Anstiegswiderstand und ein Schnittpunktswiderstand 91 mit den Eingang des Operationsverstärkers 23 verbunden, denn es liegen keine positiven Schaltsignale V V» V -p- oder"" V 3 vor, die einen, der Flächeneffektti'ansistoren einschalten könnten, die sowohl in dem ersten Satz paralleler widerstandszweige 79 als auch in dem zweiten Satz paralleler Widerstandszweige 89 vorhanden sind. Infolgedessen wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 23 durch die Gleichung f(x) = a.x + b^ des Kurvensegmentes 11 beschrieben.V / enn is the amplitude of the input voltage that is analogous to a distance is smaller than that of the first switching voltage V • »> are only the rise resistance and an intersection resistance 91 with the input of the Operational amplifier 23 connected, because there are no positive switching signals V V »V -p- or" "V 3, the ones that turn on the surface-effect transistor could, both in the first set of parallel resistor branches 79 and in the second set parallel resistance branches 89 are present. Consequently becomes the output signal of the operational amplifier 23 by the equation f (x) = a.x + b ^ des Curve segment 11 described.
Der Operationsverstärker 23 enthält einen Verstärker 93» beispielsweise einen Verstärker von dem oben erwähnten Typ /w.A7O9) und weist einen Rucklcopplungswiderstand 95 auf, der seinen Ausgang (6) mit seinem invertierenden Eingang (2) verbindet. Außerdem ist der nichtinvertierende Eingang (3) übe?? einen Widerstand 97 mit einem Bezugs-The operational amplifier 23 contains an amplifier 93 (for example an amplifier of the above-mentioned type / w.A7O9 ) and has a feedback resistor 95 which connects its output (6) to its inverting input (2). In addition, the non-inverting input (3) is over? a resistor 97 with a reference
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potential verbunden, um den Vorspannungsstromfehler auf einem Minimum zu halten, der solchen Operationsverstärkern eigen ist» Die Kombination des Anstiegswiderstandes 81 und des Schnittpunktswiderstandes 91 hat die V/irkung eines den Verstärkungsfaktor bestimmenden Widerstandes, so daß die Verstärkung des Operationsverstärkers dem Verhältnis des Widerstgndswertes des Rüokkopplungswiderstandes 95« zur Summe der parallelen Widerstandswerte des Anstiegswiderstandes 81 j der an der analogen Eingangsspannung anliegt, und des Schnitt-Punktswiderstandes 91» der an der Bezugsspannung anliegt, proportional ist·potential connected to minimize the bias current error inherent in such op-amps »The combination of surge resistance 81 and the point of intersection resistance 91 has the effect of a factor which determines the gain Resistance, so that the gain of the operational amplifier corresponds to the ratio of the resistance value of the feedback resistance 95 «to the sum of the parallel resistance values of the rise resistance 81 j of the analog input voltage is applied, and the intersection point resistance 91 »which is applied to the reference voltage, is proportional
Unter diesen Bedingungen erzeugt der Funktionsgenerator dasLiniensegment 11 nach Fig. 1, "bis die ansteigende analoge Eingangsspannung die Schnittpunktsspannung V^ erreicht, die in Fig. T durch den Punkt A dargestellt ist. Wenn die Amplitude der analogen Eingangsspannung die Schnittpunktsspannung V. überschreitet, wird von dem Knickpurüctwähler 19 das positive Schalt- oder Enickpunkt-Wählsignal V /. erzeugt und es wird dieses Signal über Widerstände 99 land 101 den Gattelektroden der Flächentransistoren 83 und 103 des ersten Satzes paralleler Widerstandszweige' 79 und des zweiten Satzes paralleler Widerstandszweige 89 zugeführt, um diese Feldeffektransistoren einzuschalten. Die Summe der parallel geschalteten Widerstandswerte des Widerstandes 81 und des Widerstandszweiges, einschließlich des Widerstandes zwischen der Kathode und der Anode des eingeschalteten Feldeffektransistors 83 und des Widerstandes 1Q5 reduziert den effektiven Eingangswiderstand desThe function generator generates under these conditions the line segment 11 of Fig. 1, "to the ascending analog input voltage the intersection voltage V ^ achieved, which is represented by the point A in FIG is. When the amplitude of the analog input voltage exceeds the intersection voltage V., the positive switching or endpoint selection signal is sent by the knee-track selector 19 V /. generated and it becomes this signal Via resistors 99 land 101 the gate electrodes of the Junction transistors 83 and 103 of the first set of parallel resistor branches 79 and of the second set parallel resistor branches 89 supplied to turn on these field effect transistors. The sum of the resistance values of resistor 81 and the resistor branch connected in parallel, including the resistor between the cathode and the anode of the switched on Field effect transistor 83 and the resistor 1Q5 reduces the effective input resistance of the
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Operationsverstärkers 23, wodurch der Anstieß des Kurvenoegiaenteo 13 zwischen den Schnittspannungen V^ lind Vg, die in Piß, 1 als Punkte A und B dargestellt sind, erhöht v/ird· Außerdem wirkt für die Schnittpunkts-Vorspannung die Sunmie der parallelen Widerstandswerte des Widerstandes 91 "und des Widerstandszweiges, der den Widerstand zwischen der Kathode und der Anode des eingeschalteten Flächeneffekt-Transistors 103 und den Widerstand 107 uiafaßt, auf die Bezugsspannung, um die Verstärkung des Operationsverstärkers 23 so vorzuspannen, daß eine Projektion des Kurvonsegraentes 13 die y-Achse des Diagraiiu.ies nach Fig. 1 im y-Schnittpunkt bp schneidet.Operational amplifier 23, whereby the impetus of the Curve oegiaenteo 13 between the cutting stresses V ^ lind Vg, shown in Piß, 1 as points A and B. are, increased v / ird Resistance values of the resistor 91 "and the resistor branch, which is the resistance between the cathode and the anode of the switched-on area effect transistor 103 and the resistor 107 uiafucks, on the Reference voltage to the gain of the op amp 23 so that a projection of the curve segment 13 follows the y-axis of the Diagraiiu.ies Fig. 1 cuts at the y-intersection point bp.
In gleicher Weise wird der Kurvenabschnitt 15 zwischen den Schnittspannungen V^ und V„, die in Fig. 1 als Punkte B und O dargestellt sind, gebildet, wenn das positive Schalt- oder Knickpunkt-Wühlsignal Vo von dem Knickpunktwähler 19 erzeugt und über Widerstände 108 lind 109 den Gattelektroden der Flächentransistoren 65 und 111 zugeführt wird. Das positive Schaltsignal Vsw2 Βθ1ι{3ι1*β* ^6 Flächeneffekt-Transistoren 95 und ein, so daß ihre entsprechenden Kathoden-Anoden-Widoretände und die Widerstände 113 und 115 den vorher beschriebenen Widerstandszweigen parallel geschaltet werden^ um weiter den Eingangswiderstand des Operationsverstärkers 23 zu reduzieren und.dadurch den Anstieg des Kurvonsegmentes 15 zwischen den Spannungsniveaus V,, und Vq au erhöhen» die in Fig. 1 durch die Punkte B und O veranschaulicht sind. Weiterhin wird dann in Zusammenwirken mit der Bezugsspannung dieSimilarly, the curve portion 15 between the average voltages V ^ and V "is shown as points B and O in Fig. 1, formed when the positive switching or breakpoint Wühlsignal Vo generated by the break point selector 19 and through resistors 108 and 109 is fed to the gate electrodes of the junction transistors 65 and 111. The positive switching signal V sw2 Βθ1ι {3ι1 * β * ^ 6 surface effect transistors 95 and a, so that their corresponding cathode-anode resistors and the resistors 113 and 115 are connected in parallel to the resistor branches described above ^ to further the input resistance of the operational amplifier 23 to reduce and thereby increase the rise of the curve segment 15 between the voltage levels V 1 and V q au, which are illustrated in FIG. 1 by the points B and O. Furthermore, in cooperation with the reference voltage, the
V 009&09/10S8V 009 & 09 / 10S8
Verstärkung des Operat ionsv er stärker s 23 weiter vorgosi>annt, so daß eine Projektion des Kurvensegmentes die y-Achse de3 Diagramuies nach Fig. 1 im y-Schnittpunkt b7 schneidet.Reinforcement of the operation is stronger s 23 further vorgosi> annt, so that a projection of the curve segment intersects the y-axis of the 3 diagram according to FIG. 1 at the y-intersection point b 7 .
Das übrige Kurvensegraent 17» das der durch, den Punkt in Ii1X(J. 1 dargestellten Schnittpunlctsspannung Vq folgt, wird gebildet, wenn das positive Schalt- oder ICnickpunkt-Wählsignal V von dem Knickpunktwähler 19 erzeugt uiW durch die Widerstände 117 und 119 der Gr-ttelektrode der Feldeffekttransistoren 87 und 121 zugeführt wird, um die Feldeffekttransistoren einzuschalten. Die Widerstandszwoige, die den Widerstand zwischen der Kathode und der Anode des Feldeffekttransistors 87 bzw. 121 und die Widerstände 125 bzw. 125 enthalten, werden jeweils »zu den vorher beschrieben Widerständen parallel geschaltet, um weiterhin die Verstärkung des Operationsverstärkers 23 zu erhöhen und den Operationsverstärker weiterhin so vorzuspannen, daß die Verlängerung des Kurvenseginentes 17 die y-Achse iia Punkt b^, schneidet, wie es in Fig. 1 angedeutet ist.The remaining curve segment 17 », which follows the intersection voltage Vq represented by the point in Ii 1 X (J. 1, is formed when the positive switching or ICpickpoint selection signal V is generated by the breakpoint selector 19 uiW through the resistors 117 and 119 of the To turn on the field effect transistors Resistors connected in parallel in order to continue to increase the gain of the operational amplifier 23 and to continue to bias the operational amplifier so that the extension of the curve segment 17 intersects the y-axis iia point b ^, as indicated in FIG.
is soll erneut betont werden, daß es möglich ist, die Genauigkeit der Kurvenapproximation mit Hilfe des erfindungsgeinäßen Funktionsgenerators zu erhöhen^ indem für jedes zusätzlich gewünschte Kurvensegment eine zusätzliche Vergleichsschaltung, eine zusätzliche Operationsverstärker- und Transistorschaltung für den Knickpunktwähler 19 und ein zusätzlicher V/iderstandszvAeig im ersten und in zweiten Satz paralleler Widerstandszweige 79 und 89 mit je einem Flächeneffekt-Sransistor und einem Widerstand vorgesehen werden. Die BeschränkungIt should be emphasized again that it is possible that To increase the accuracy of the curve approximation with the aid of the function generator according to the invention for each additionally desired curve segment an additional one Comparison circuit, an additional operational amplifier and transistor circuit for the breakpoint selector 19 and an additional V / idistorszvAeig in the first and in the second set of parallel resistor branches 79 and 89 each with a surface effect transistor and a resistor can be provided. The restriction
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auf vier Kurvensegmonte bei dem dargostellten Ausführungsbeispiel erfolgte nur zur Vereinfachung der Darstellung. Die Erzeugung zusätzlicher Kurvensegiaonte und zusätzlicher Knickstellen würde die gewünschte· stetige Kurve, die die geforderte Funktion wiedergibt, besser annähern. Das resultierende Ausgangssignal eQ am Ausgang des Operationsverstärkers 23 entspricht angenähert der Funktion f(x). Aus der vorhergehenden Beschreibung kann demnach geschlossen werden, daß die. Gleichung für jedes gegebene Kurvensegiaent durch die folgende allgemeine Gleichung wiedergegeben werden kannon four curve segments in the illustrated embodiment was done only to simplify the illustration. The generation of additional curve segments and additional kinks would more closely approximate the desired continuous curve which reproduces the required function. The resulting output signal e Q at the output of the operational amplifier 23 corresponds approximately to the function f (x). From the preceding description it can therefore be concluded that the. Equation for any given curve segment can be represented by the following general equation
In dieser Gleichung i3tIn this equation i3t
* 6q das der Funktion f(x) entsprechende Ausgangssignal des Operationsverstärkers 23* 6q the output signal corresponding to the function f (x) of the operational amplifier 23
Rqc der Wert des Rückkopplungswiderstandes 95 im Operationsverstärker 23Rqc is the value of the feedback resistor 95 im Operational amplifier 23
Rnq der Ausgangswiderstand, der von dein ersten üatz, paralleler Widerstandszweige 79 gebildet wird, während das gegebene Kurvensegment erzeugt,wird,Rnq is the initial resistance, that of your first exercise, parallel resistance branches 79 is formed while the given curve segment is generated,
Ej. die analoge Eingangs spannung, die χ oder irgend eine Größe, beispielsweise eine Entfernung, darstellt, für die die Funktion gebildet werden soll,Ej. the analog input voltage, the χ or any represents a quantity, for example a distance, for which the functions are formed target,
Ror. der Ausgangswiderstand, der von dem zweiten Ö9R or . the initial resistance that is given by the second Ö9
Satz paralleler Widerstandszweige 89 gebildet wird, während das gegebene Kurvensegment erzeugt wird, undSet of parallel resistor branches 89 is formed while the given curve segment is generated will, and
Ep die Bezugsspannung. . ''Ep is the reference voltage. . ''
0 09809/1058 ./.0 09809/1058 ./.
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Bei abnehmender Entfernung, wie sie durch ein Ziel bedingt ist, das sich von der Maximalentfernung in Richtung auf die Minimalentfernung bewegt, würde die analoge Eingangsspannung abnehmen und es würde das Ausgangssignal eQ des Operationsverstärkers 23 umgekehrt zu der vorher beschriebenen Weise sich vom Kurvensegment 17 zum Kurvensegment 15 usw. verändern.With decreasing distance, as it is caused by a target moving from the maximum distance in the direction of the minimum distance, the analog input voltage would decrease and the output signal e Q of the operational amplifier 23 would reverse to the previously described manner from the curve segment 17 to Change curve segment 15 etc.
Der vorstehend beschriebene Funktionsgenerator könnte im Rahmen der Erfindung so verändert werden, daß der ^ Knickpunktwähler 19 für jede gegebene Amplitude einer ■ analogen Eingangsspannung nur eines der Schaltsignale Vsw1> ^sw2 unci ^sw3 ana'ba"t;'b der Kombination von Schaltaignalen Vsw1, Y^ und .Vßw2 sowie V^ und V^ und V ,, wenn die analoge Eingangsspannung beispielsweise bei zunehmender Entfernung eines Zieles ansteigt· Eine solche Änderung würde natürlich auch eine Änderung in der Größe der Widerstände in dem geschalteten Widerstandsnetzwerk 21 bedingen, denn es ist bei jeder Entfernung nur ein Widerstandszweig des ersten Satzes paralleler Y/iderstandszweige 79 und nur ein Widerstandszweig des zweiten Satzes paralleler V/iderstandszweige mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers ψ 23 verbunden, um das Ausgangssignal Oq zu erzeugen. Bei dem oben beschriebenen Funktionsgenerator hat die fortlaufende Addition oder Subtraktion der parallelen Widerstände durch das aufeinanderfolgende Ein- und Ausschalten der von den Feldeffekttransistoren gebildeten Schalter den Schaltungsaufbau vereinfacht, jedoch auch die Erzeugung von Kurven auf solche beschränkt, die i einen fortlaufend zunehmenden oder fortlaufend abnehmendenThe function generator described above could be modified within the scope of the invention so that the breakpoint selector 19 for any given amplitude of an analog input voltage only one of the switching signals V sw1> ^ sw2 unci ^ sw3 ana ' ba "t;' b of the combination of switching increments V sw1 , Y ^ and .V ßw2 as well as V ^ and V ^ and V ,, if the analog input voltage increases, for example with increasing distance from a target , because at each distance only one resistance branch of the first set of parallel Y / resistance branches 79 and only one resistance branch of the second set of parallel V / resistance branches is connected to the inverting input of the operational amplifier ψ 23 in order to generate the output signal Oq Function generator has the continuous addition or subtraction of the parallel resistances durc h the successive switching on and off of the switches formed by the field effect transistors simplifies the circuit structure, but also restricts the generation of curves to those which i a continuously increasing or continuously decreasing
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ÖAD ORIGINALÖAD ORIGINAL
Anstieg haben. Mit einem modifizierten Funktionsgenerator können auch Funktionen erzeugt werden, die nicht einen fortlaufend zunehmenden oder fortlaufend abnehmenden Anstieg haben, weil der Anstieg a. und der y-Schnittpunkt bi für Jedes Kurvensegstent durch die Verwendung unabhängiger Zweigwiderotände unabhängig voneinander gewählt werden können·Have increase. With a modified function generator, functions can also be generated that are not a continuously increasing or continuously decreasing one Have increase because the increase a. and the y-intersection bi for each curve segment through the use independent branch resistances can be selected independently of each other
Durch die Erfindung wird demnach ein Wechselstrom-Funktionegenerator geschaffen, der eine Knickpuiikt-Wählsckaltung umfaßt, die in Abhängigkeit von variablen Wechselstrom- oder Grleichstrom-Eingangssignalen eingeschaltetes Widerstandsnetzwerk befähigen, selektiv Widerstandszweige im Eingangskreis eines Verstärkers ein- oder auszuschalten und dadurch den Verstärkungsfaktor so zu verändern, daß dos Ausgangssignal des Verstärkers die gewünschte Wechselstroiafmilction des analogen Eingangssignales durch geradlinige Kurvensegraente annähert.The invention therefore provides an alternating current function generator created, the a Knickpuiikt-Wählsckaltung includes, which is switched on in response to variable AC or DC input signals Resistance network enable you to selectively switch on or off resistance branches in the input circuit of an amplifier switch off and thereby change the gain factor so that the output signal of the amplifier the desired alternation of currents of the analog input signal approximated by straight curve segments.
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